KR100330096B1 - 액정표시장치 - Google Patents
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Abstract
투명한 절연 기판 위에 가로 방향의 게이트선 및 게이트 전극으로 이루어진 게이트 배선과 화소 영역 내에 다수의 공통 전극 및 이들을 연결하는 공통 전극선으로 이루어진 공통 배선이 형성되어 있다. 이들을 덮는 게이트 절연막 위에는 게이트선과 교차하여 화소를 정의하는 데이터선 및 소스 및 드레인 전극으로 이루어진 데이터 배선 및 드레인 전극으로부터 연장되어 있는 화소 연결부가 형성되어 있다. 또한, 보호막 위에는 보호막에 형성된 접촉 구멍을 통하여 화소 연결부와 연결되어 있는 화소 전극이 공통 전극과 교대로 형성되어 있으며, 보호막에 형성된 접촉 구멍을 통하여 게이트선과 연결되어 있는 보조 게이트선이 게이트선과 중첩되어 나란히 형성되어 있다.
Description
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것이다.
표시 장치 특히, 액정 표시 장치가 대형화가 진행됨에 따라 배선은 신호가 전달되는 수단으로 사용되므로 신호 지연 및 단선을 억제하는 것이 요구된다.
신호 지연을 방지하는 방법으로는 저저항을 가지는 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금(Al alloy) 또는 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금 등과 같은 물질을 사용해야한다. 그러나, 이러한 물질들은 내산성이 취약하기 때문에 액정 표시 장치의 제조 공정 또는 세정 공정에서 사용되는 식각액 또는 세정액에 의해 쉽게 침식된다. 이를 방지하기 위하여 배선, 특히 주사 신호를 인가하는 게이트선은 질화 규소 또는 산화 규소로 이루어진 절연막 또는 반도체층으로 사용되는 비정질 규소층으로 덮이도록 형성한다. 그러나, 절연막이나 비정질 규소층에 결함이 발생하는 경우에는 결함을 통하여 화학 물질이 침투하여 게이트선을 부식시키게 되며, 이로 인하여 게이트선이 단선되는 문제점이 발생한다.
본 발명에 과제는 게이트선의 단선을 장지하기 위한 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타낸 배치도이며,
도 2 및 도 3은 도 1에서 박막 트랜지스터부를 포함하는 II-II 선을 따라 절단한 단면도이고,
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조를 도시한 배치도이고,
도 5는 도 4에서 박막 트랜지스터부를 포함하는 V-V 선을 따라 절단한 단면도이고,
도 6은 도 4에서 화소부를 포함하는 VI-VI 선을 따라 절단한 단면도이다.
이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 액정 표시 장치용 기판에는 게이트선이 서로 중첩되어 이중으로 나란히 형성되어 있다.
이러한 본 발명에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터에는, 기판 위에 형성되어 있는 게이트선 및 게이트선과 연결되어 있는 게이트 전극으로 이루어진 게이트 배선이 게이트 절연막으로 덮여 있다. 게이트 절연막 위에는 반도체층과 각각 연결되어 있는 소스 및 드레인 전극과 게이트선과 교차하여 화소를 정의하는 데이터선으로 이루어진 데이터 배선이 형성되어 있다. 또한, 데이터선과 반도체층을 덮는 보호막 위에는 보호막에 형성되어 있는 제1 접촉 구멍을 통하여 드레인 전극과 전기적으로 연결되어 있는 화소 전극이 형성되어 있으며, 보호막에 형성되어 있는 제2 접촉 구멍을 통하여 게이트선과 연결되어 있이 게이트 보조선이 게이트선과 나란히 형성되어 있다.
그러면, 발명에 따른 액정 표시 장치의 실시예에 대하여 도면을 참고로 하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
본 발명의 실시예에서는 각각의 기판에 액정 분자를 구동하기 위한 화소 전극 및 공통 전극이 형성되어 있으며, 나선상으로 비틀린 액정 분자들이 기판에 평행하게 배열되어 있는 TN 방식과 화소 전극 및 공통 전극이 하나의 기판에 형성되어 있는 평면 전계 구동 방식의 구조를 통하여 설명하기로 한다. 물론, 본 발명의 실시예는 앞에 기술한 구조에 한정되지 않으며, 액정 분자를 기판에 대하여 수직으로 배향하는 구조에도 동일하게 적용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 TN 방식의 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 구조를 도시한 배치도이며, 도 2 및 도 3은 도 1에서 박막 트랜지스터부를 포함하는 II-II 선을 따라 절단한 단면도이다. 이때, 화소 전극의 단위 화소에 하나씩 일체로 형성되어 있다.
절연 기판(10) 위에 가로 방향으로 뻗어 있는 게이트선(22) 및 게이트선(22)의 분지인 박막 트랜지스터의 게이트 전극(24)을 포함하는 게이트 배선이 형성되어 있다. 여기서, 도 2는 이후에 화소 전극으로 형성되는 ITO(indium tin oxide)와의 접촉 신뢰도가 좋은 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금의 단일막으로 게이트 배선(22, 24)을 형성한 경우이고, 도 3은 알루미늄 또는 알루미늄 합금막을 상부막(222, 242)으로 형성하고, 크롬, 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금을 하부막(221, 241)으로형성하는 경우이다.
기판(10) 위에는 질화규소(SiNx) 따위로 이루어진 게이트 절연막(30)이 게이트 배선(22, 24)을 덮고 있으며, 게이트 배선(22, 24) 상부의 게이트 절연막(30) 위에는 반도체층(40)이 각각 형성되어 있다. 반도체층(40)의 상부에는 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어진 접촉층(52, 54)이 각각 형성되어 있으며, 접촉층(52, 54) 각각 위에는 크롬(Cr)이나 몰리브덴-텅스텐 합금 따위로 이루어진 소스 및 드레인 전극(62, 64)이 형성되어 있다. 여기서, 소스 전극(62)은 세로 방향으로 형성되어 게이트선(22)과 교차하여 화소 영역을 정의하는 데이터선(60)의 분지이다.
데이터 배선(60, 62, 64), 데이터 배선으로 가리지 않는 반도체층(40) 상부에는 보호막(70)이 형성되어 있으며, 보호막(70)에는 드레인 전극(64) 및 게이트선(22)에 접촉 구멍(72, 74)이 형성되어 있다. 도 3에서 보는 바와 같이, 게이트선(22)이 이중막(221, 222)으로 형성되어 있는 경우에는 접촉 구멍(74)을 통하여 하부막(221)이 노출된다.
화소 영역의 보호막(70)위에는 접촉 구멍(72)을 통하여 드레인 전극(64)과 연결되며 투명한 도전 물질인 ITO로 이루어진 화소 전극(80)이 형성되어 있다. 또한, 보호막(70) 위에는 ITO로 이루어져 있으며, 게이트선(22)과 나란히 중첩되어 있으며 접촉 구멍(74)을 통하여 게이트선(22)과 연결되어 있는 보조 게이트선(82)이 형성되어 있다.
도 3에서 보는 바와 같이, 보조 게이트선(82)은 게이트선(22)의 하부막(221)인 크롬, 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금막과 접하게 되므로 전기 화학적 반응이 발생하지 않는다.
또한, 게이트선(22)에서 단선이 발생하더라도 보조 게이트선(82)을 통하여 주사 신호가 전달된다.
이때, 보조 게이트선(82)은 접촉 구멍(74)을 충분히 덮도록 형성하는 것이 바람직하며, 게이트선(22)의 상부에 형성되어 있는 접촉 구멍(74)은 하나의 화소마다 형성될 수도 있으며, 하나 이상의 화소를 단위로 형성될 수도 있다.
다음은, 액정 분자를 구동하기 위한 전계를 형성하는 공통 전극 및 화소 전극이 하나의 기판에 형성된 구조에 대하여 상세하게 설명하기로 한다. 이때, 공통 전극 및 화소 전극의 하나의 단위 화소에 서로 평행하게 하나 이상으로 형성되어 있다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조를 도시한 배치도이고, 도 5는 도 4에서 박막 트랜지스터부를 포함하는 V-V 선을 따라 절단한 단면도이고, 도 6은 도 4에서 화소부를 포함하는 VI-VI 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 4 내지 도 6에 나타난 바와 같이, 하부의 투명한 절연 기판(10) 위에 가로 방향으로 게이트선(22)이 형성되어 있고, 게이트선(22)의 일부는 게이트 전극(21)이 된다. 게이트선(22)과 평행하게 공통 전극선(24)이 형성되어 있으며, 화소 영역 내에는 공통 전극선(24)과 연결되어 공통 전극선(24)으로부터 공통 신호를 전달받는 다수의 공통 전극(26)이 세로 방향으로 서로 평행하게 형성되어 있다. 여기서, 게이트 배선(21, 22)용 및 공통 배선(24, 26)용 금속으로는 여러 가지 도전 물질이 이용될 수 있으며 크롬, 몰리브덴, 몰리브덴 합금 등의 단일막을 이용하거나, 이들과 알루미늄, 알루미늄 합금을 조합한 이중막으로 형성할 수도 있다.
게이트 배선(21, 22)과 공통 배선(24, 26) 위를 질화 규소 등으로 이루어진 게이트 절연막(30)이 덮고 있다.
게이트 전극(21) 위의 게이트 절연막(30) 위에는 비정질 규소로 이루어진 박막 트랜지스터의 반도체층(40)이 섬 모양으로 형성되어 있고, 비정질 규소층(40) 위에는 인(P) 등으로 고농도 도핑된 비정질 규소로 이루어진 저항 접촉층(51, 52)이 게이트 전극(21)을 중심으로 양쪽으로 형성되어 있다.
저항 접촉층(51, 52) 위에는 금속으로 이루어진 소스 전극(61)과 드레인 전극(62)이 각각 형성되어 있는데, 소스 전극(61)은 게이트 절연막(30) 위에 세로 방향으로 형성되어 게이트선(22)과 화소 영역을 정의하는 데이터선(60)과 연결되어 있으며, 드레인 전극(62)은 화소 영역 내에 가로 방향으로 연장되어 있는 화소 연결부(64)와 연결되어 있다.
이때, 데이터 배선(60, 61, 62) 및 화소 연결부(64)는 크롬 혹은 알루미늄 혹은 알루미늄 합금 혹은 몰리브덴 혹은 몰리브덴 합금 등의 금속층으로 형성할 수 있다.
여기서 게이트 전극(21), 게이트 절연막(30), 비정질 규소층(40), 저항 접촉층(51, 52), 소스 및 드레인 전극(61, 62)은 박막 트랜지스터를 이루며, 박막 트랜지스터와 나머지 데이터 배선(60, 61, 62) 및 화소 연결부(64)를 덮는 보호막(70)이 질화 규소 등으로 형성되어 있다.
보호막(70)에는 화소 연결부(64)를 드러내는 접촉 구멍(72)이 형성되어 있으며, 게이트 절연막(30)과 함께 게이트선(22)을 드러내는 접촉 구멍(74)이 형성되어 있다.
보호막(70) 위에는 게이트선(22)을 따라 가로 방향으로 형성되어 있으며, 보호막(70)에 형성되어 있는 접촉 구멍(74)을 통해 게이트선(22)과 연결되어 있는 보조 게이트선(80)이 형성되어 있다. 또한, 보호막(70) 위에는 공통 전극(26)과 교대로 형성되어 있으며, 접촉 구멍(72)을 통하여 화소 연결부(64)와 연결되어 있는 화소 전극(82)이 서로 평행하게 형성되어 있다.
여기서, 게이트 보조선(80)은 게이트선(22)과 중첩되어 있으나, 박막 트랜지스터와는 중첩되지 않도록 굴곡되어 있다.
이러한 구조에서는, 게이트선(22)에 인가된 주사 신호는 게이트선(22)이 단선되더라도 보조 게이트선(80)을 통하여 전달된다.
화소 전극(82) 및 보조 게이트선(80)은 크롬, 몰리브덴, 몰리브덴 합금 또는 ITO의 단일막 또는 이들로 이루어진 복수의 막으로 형성할 수 있다.
여기서도, 화소 전극(82)과 화소 연결부(64) 또는 드레인 전극(62)의 접촉 및 보조 게이트선(80)과 게이트선(22)의 접촉에서 크롬, 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금막과 ITO막과의 접촉에서 전기 화학적 반응이 발생하지 않도록 한다.
또한, 화소 전극(82)의 두께는 약 1,000Å 이하로 형성하는 것이 빛샘을 방지하기 위한 면에서 유리하다.
본 발명의 실시예에서와 같이, 이중의 게이트선으로 배선이 단선되는 것을 방지할 수 있는 동시에 게이트선에 인가되는 신호의 지연을 최소화할 수 있다.
Claims (5)
- 기판,상기 기판 위에 형성되어 있으며, 게이트선 및 상기 게이트선과 연결되어 있는 게이트 전극으로 이루어진 게이트 배선,상기 기판 위에 형성되어 있으며, 상기 게이트선과 나란히 형성되어 있는 공통 전극선 및 상기 공통 전극선에 연결되어 화소에 형성되어 있는 하나 또는 둘 이상으로 배치되어 있는 공통 전극으로 이루어진 공통 배선,상기 기판 위에 상기 게이트 배선 및 공통 배선을 덮고 있는 게이트 절연막,상기 게이트 전극 위의 상기 게이트 절연막 위에 형성되어 있는 반도체층,상기 반도체층 위에 상기 게이트 전극을 중심으로 양쪽으로 형성되어 있는 저항 접촉층,상기 저항 접촉층 위에 각각 형성되어 있는 소스 및 드레인 전극 및 상기 소스 전극과 연결되어 있으며, 상기 게이트선과 교차하여 상기 화소를 정의하는 데이터선으로 이루어진 데이터 배선,상기 데이터 배선 및 상기 데이터 배선으로 가리지 않는 상기 반도체층을 덮는 보호막,상기 보호막 상부의 상기 화소에 형성되어 있으며, 상기 보호막의 제1 접촉 구멍을 통하여 상기 드레인 전극과 전기적으로 연결되어 있으며 상기 공통 전극과 교대로 배치되어 있는 하나 또는 둘 이상의 화소 전극을 포함하는 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판.
- 제1항에서,상기 보호막 상부에 상기 게이트선과 중첩되어 나란하게 형성되어 있으며, 상기 게이트 절연막 및 상기 보호막에 형성되어 있는 제2 접촉 구멍을 통하여 상기 게이트선과 연결되어 있는 보조 게이트선을 더 포함하며,상기 화소 전극 및 상기 보조 게이트선은 ITO막으로 형성되어 있는 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판.
- 제2항에서,상기 게이트 배선은 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 제1 도전막과 크롬 또는 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금의 제2 도전막으로 이루어진 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판.
- 제3항에서,상기 보조 게이트선은 상기 제2 접촉 구멍을 통하여 상기 제2 도전막과 접촉하는 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판.
- 제2항에서,상기 제2 접촉 구멍은 하나 또는 적어도 하나 이상의 상기 화소를 단위로 하나씩 형성되어 있는 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판.
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